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Piscine de combustible nucléaire usé

Plutonium : utilisations de ses isotopes et propriétés

Plutonium : utilisations de ses isotopes et propriétés

Le plutonium est un élément chimique utilisé comme combustible nucléaire dans la fabrication d'armes nucléaires. Bien que des traces puissent être trouvées dans la nature, tous les isotopes du plutonium sont d'origine artificielle.

La première fois que des quantités importantes de plutonium ont été produites, c'était pendant la Seconde Guerre mondiale dans le cadre du projet Manhattan. Le but de ce projet était de fabriquer suffisamment de matériel pour utiliser l'énergie nucléaire pour développer une bombe nucléaire.

Plutonium dans le tableau périodique

Le plutonium (avec le symbole Pu) est l'élément 93 du tableau périodique, c'est-à-dire que son numéro atomique est 94.

C'est un élément chimique qui appartient à la série des éléments actinides. Le plutonium possède 16 isotopes, tous radioactifs. Physiquement, le plutonium est un métal argenté et possède 5 structures cristallines différentes.

Chimiquement, c'est un matériau très actif qui peut former des composés avec tous les éléments non métalliques, à l'exception des gaz rares. Le métal se dissout dans les acides et réagit avec l'eau, bien que modérément par rapport aux acides.

Masse atomique

244 vous

État ordinaire

Solide

Densité

19816 kg/m3

Point de fusion

912,5 K (639 ° C)

Point d'ébullition

3505K (3232°C)

Plutonium-239 et autres isotopes

Le plutonium-239 est un isotope fissile du plutonium composé de 145 protons et 54 neutrons. C'est l'isotope qui est principalement utilisé pour la fabrication d' armes nucléaires mais il est également utilisé comme combustible nucléaire dans les réacteurs de puissance et dans les projets de recherche.

Un autre isotope important est le plutonium-238 qui est utilisé dans les sources de chaleur pour les applications spatiales, les générateurs de chaleur thermoélectriques et a été utilisé dans les stimulateurs cardiaques.

D'où provient le plutonium ?

Le plutonium est produit en brûlant du combustible nucléaire dans des réacteurs nucléaires conventionnels. Le combustible irradié des réacteurs nucléaires est principalement constitué d'uranium (avec un pourcentage d'environ 96 %) et de plutonium (avec un pourcentage légèrement inférieur à 1 %).

Le combustible usé peut être géré de deux manières différentes sur le long terme :

  • Gestion du cycle ouvert. Dans le cycle ouvert, le combustible usé est considéré comme un déchet radioactif hautement actif dès sa sortie du réacteur et son stockage permanent.

  • Gestion en boucle fermée. Le cycle fermé consiste à soumettre le combustible usé à un processus mécano-chimique, appelé retraitement ou retraitement, qui permet de séparer l'uranium et le plutonium qui contiennent encore des produits de fission et des produits transuraniens. L'uranium et le plutonium récupérés sont utilisés pour fabriquer un nouveau combustible.

Les usages du plutonium, à quoi ça sert ?

Les principales utilisations du plutonium sont les suivantes :

  • Combustible nucléaire pour les centrales nucléaires.

  • Générateurs de radiosiope thermoélectrique . Un générateur thermoélectrique est un appareil qui convertit la chaleur en électricité. Cette technologie à grande échelle est peu pratique mais utile dans certaines applications telles que les stimulateurs cardiaques artificiels, les sondes spatiales et les engins spatiaux. Le plutonium-238 est utilisé dans cette application car le rayonnement qu'il émet ne constitue pas une menace pour la santé humaine.

  • Fabrication de bombes atomiques. L'isotope utilisé à cette fin est le plutonium-239. Il est utilisé car il subira une fission nucléaire. Très peu d'isotopes subiront une fission nucléaire.

Gestion du plutonium récupéré dans les réacteurs nucléaires

Comme le plutonium est généré à l'intérieur du combustible des réacteurs nucléaires, il se fissonne également, aidant l'uranium à produire de l'énergie.

Entre 7 et 8 kilogrammes par tonne de plutonium imbrûlé restent dans le combustible usé. Ce plutonium, récupéré lors du retraitement, peut être utilisé pour remplacer l' uranium 235 dans le combustible nucléaire, en réalisant des pastilles d'oxyde mixte d'uranium et d'oxyde de plutonium (combustible MOX).

Le combustible MOX peut remplacer le combustible à l'uranium enrichi dans les réacteurs nucléaires à eau légère.

Effets sur la santé du plutonium

Le plutonium est un élément chimique toxique et radioactif. Le principal type de rayonnement qu'il émet est le rayonnement alpha qui ne peut pas traverser la peau.

Le danger du plutonium est donné par sa radiotoxicité. Les particules alpha ingérées ou inhalées peuvent être la cause du cancer du poumon ou d'autres types de cancer. En grande quantité, ils peuvent être à l'origine d'intoxications aiguës par les radiations, voire de décès.

Une fois que le plutonium est entré dans l'organisme, il y reste longtemps.

La probabilité que des personnes soient exposées au plutonium est très faible. Si cela se produit, cela est généralement dû à votre manipulation.

Auteur :

Date de publication : 14 avril 2014
Dernier examen : 15 novembre 2021